下载文档原格式
目录一、前言 (1)二、产品与设计方案简介 (2)（一）产品性质、质量指标 (2)（二)设计方案简介 (3)（三)工艺流程及说明 (3)三、工艺计算及主体设备设计 (4)（一）全塔的物料衡算 (4)1）料液及塔顶底产品含苯的摩尔分率 (4)2）平均摩尔质量 (4)3)料液及塔顶底产品的摩尔流率 (4)（二）塔板数的确定 (5)1)理论塔板数的求取 (5)2）实际塔板数 (7)（三）塔的精馏段操作工艺条件及相关物性数据的计算 (7)1）平均压强 (7)2)平均温度 (7)3)平均分子量 (7)4）平均密度 (8)5）液体的平均表面张力 (8)6）液体的平均粘度 (9)(四）精馏段的汽液负荷计算 (9)（五）塔和塔板主要工艺结构尺寸的计算 (9)1）塔径 (9)2）塔板工艺结构尺寸的设计与计算 (10)(六)塔板上的流体力学验算 (12)1)气体通过筛板压降和的验算 (12)2）雾沫夹带量的验算 (14)3）漏液的验算 (14)4）液泛的验算 (14)（七）塔板负荷性能图 (14)1)雾沫夹带线（1） (14)2）液泛线（2) (15)3）液相负荷上限线（3） (16)4）漏液线(气相负荷下限线）(4) (16)5）液相负荷下限线(5） (16)（八）精馏塔的设计计算结果汇总一览表 (18)（九）精馏塔的附属设备与接管尺寸的计算 (19)（十）主要符号说明 (20)四、对设计过程的评述和感受 (21)一、前言课程设计是本课程教学中综合性和实践性较强的教学环节,是理论联系实际的桥梁,是使学生体察工程实际问题复杂性、学习化工设计基本知识的初次尝试。
通过课程设计，要求学生能综合利用本课程和前修课程的基本知识，进行融会贯通的独立思考，在规定的时间内完成指定的化工设计任务，从而得到化工工程设计的初步训练。
通过课程设计，要求学生了解工程设计的基本内容，掌握化工设计的程序和方法，培养学生分析和解决工程实际问题的能力.同时，通过课程设计,还可以使学生树立正确的设计思想，培养实事求是、严肃认真、高度责任感的工作作风。
西南科技大学城市学院毕业设计（论文）开题报告学院西南科技大学城市学院专业班级XX XXX姓名XXX 学号XXX题目XXX题目类型XXX一、选题背景及依据（简述国内外研究现状、生产需求状况，说明选题目的、意义，列出主要参考文献）1、国内外研究现状气-液传质设备主要分为板式塔和填料塔两大类。
精馏操作既可采用板式塔,也可采用填料塔.板式塔为逐级接触型气-液传质设备,其种类繁多,根据塔板上气-液接触元件的不同,可分为泡罩塔、浮阀塔、筛板塔、穿流多孔板塔、舌形塔、浮动舌形塔和浮动喷射塔等多种。
板式塔在工业上最早使用的是泡罩塔(1813年)、筛板塔(1832年),其后,特别是在本世纪五十年代以后,随着石油、化学工业生产的迅速发展,相继出现了大批新型塔板,如S型板、浮阀塔板、多降液管筛板、舌形塔板、穿流式波纹塔板、浮动喷射塔板及角钢塔板等。
目前从国内外实际使用情况看,主要的塔板类型为筛板塔、浮阀塔及泡罩塔,而前者使用尤为广泛。
筛板塔是板式塔的一种,其设计意图是一方面使汽液两相在塔板上充分接触,以减小传质阻力,另一方面是在总体上使两相保持逆流流动,而在塔板上使两相呈均匀的错流接触,以获得更大的传质推动力。
其内装若干层水平塔板,板上有许多小孔,形状如筛;并装有溢流管或没有溢流管。
操作时,液体由塔顶进入,经溢流管(一部分经筛孔)逐板下降,并在板上积存液层。
气体(或蒸气)由塔底进入,经筛孔上升穿过液层,鼓泡而出,因而两相可以充分接触,并相互作用。
泡沫式接触气液传质过程的一种形式,性能优于泡罩塔。
为克服筛板安装水平要求过高的困难,发展了环流筛板;克服筛板在低负荷下出现漏液现象,设计了板下带盘的筛板;减轻筛板上雾沫夹带缩短板间距,制造出板上带挡的的筛板和突孔式筛板和用斜的增泡台代替进口堰,塔板上开设气体导向缝的林德筛板。
筛板塔普遍用作H2S-H2O双温交换过程的冷、热塔,应用于蒸馏、吸收和除尘等。
筛板塔是传质过程常用的塔设备,它的主要优点有:(1)结构比浮阀塔更简单,易于加工,造价约为泡罩塔的60%,为浮阀塔的80%左右；(2)处理能力大,比同塔径的泡罩塔可增加10～15%；(3)塔板效率高,比泡罩塔高15%左右；(4)压降较低,每板压力比泡罩塔约低30%左右。
化工原理课程设计设计题目：苯－氯苯分离过程板式精馏塔设计设计者：学号：专业：石油与化工学院班级：化工本141班指导教师：设计时间：2016年12月20日1目录一、概述 (4)1、精馏与塔设备简介 (4)2、筛板塔的特点 (5)3.体系介绍 (6)4、设计要求 (6)二、设计说明书 (6)（1）设计单元操作方案简介 (6)（2）筛板塔设计须知 (7)（3）筛板塔的设计程序 (7)（4）塔板操作情况的校核计算——作负荷性能图及确定确定操作点 (7)三．设计计算书 (7)1.设计参数的确定 (7)1.1进料热状态 (7)1.2加热方式 (8)1.3回流比（R）的选择 (8)1.4 塔顶冷凝水的选择 (8)2.流程简介及流程图 (8)2.1流程简介 (8)2.2流程简介图 (9)3.理论塔板数的计算与实际板数的确定 (10)3.1理论板数的确定 (10)3.1.1物料恒算 (10)3.1.2 q线方程 (10)3.1.3 平衡线方程 (10)23.1.4 R min和R的确定 (12)3.1.5精馏段操作线方程 (13)3.1.6提镏段操作线方程 (13)3.1.7图解法求理论塔板数 (13)3.2实际塔板数确定 (14)4.精馏塔工艺条件计算 (14)4.2操作温度的计算 (14)4.3塔内物料平均分子量、张力、流量及密度的计算 (15)4.4热量衡算 (20)4.5热量衡算 (21)4.6塔径的确定 (22)4.7塔有效高度 (24)4.8整体塔高 (25)5、塔板主要参数确定 (25)5.1溢流装置 (25)5.2塔板布置及筛孔数目与排列 (27)6.筛板的流体力学计算 (28)6.1塔板压降 (28)e的计算 (30)6.2雾沫夹带量V6.3漏液的验算 (30)6.4液泛验算 (30)7、塔板负荷性能图 (31)7.1液沫夹带线 (31)7.2液泛线 (32)7.3液相负荷上限线 (33)7.4液相负荷下线 (34)8.辅助设备及零件设计 (37)8.1塔 (37)8.2塔的接管 (38)8.4塔的附属设计 (40)9.参考文献及设计手册 (41)四、设计感想 (41)3各级标题的层次不对请参考课程设计课本165页标题的设置方法，另外每章的表和图要按照顺序进行命名。
摘要我所设计的题目是6000t/a氯化苯车间的工艺设计。
氯化苯是一种重要的化工原料，被广泛应用于染料，医药，农药，是有机合成的中间体及溶剂。
用于制造作洗涤、杀虫剂、醋酸纤维素、人造树脂、油类、油漆、橡胶助剂、快干墨水等。
氯化苯具有毒性，能引起头痛、头晕、精神不振、消化不良等症状。
抑制中枢神经系统，具有麻醉作用。
对肝脏，肾脏及造血系统有不良影响。
本文主要包括三部分。
第一部分介绍了产品的性能、结构、用途、设计的方案以及工艺流程的说明。
是整个设计的理论基础部分。
第二部分包括物料衡算，热量衡算，设备的选型和计算。
第三部分包括设备一览表，产品技术经济定额，安全生产基本原则等问题。
翻译了一篇英文资料；应用AutoCAD 绘制了氯化苯车间的物料流程图、带控制点的工艺流程图和平立面布置图。
我国氯化苯不仅可满足国内市场需求，近年来还有一定数量的出口，特别是其下游衍生物如硝基氯苯、对氨基苯酚、扑热息痛、邻苯二胺、邻甲醚、香兰素等产品已经大量出口。
2006年，我国氯化苯生产能力为50.5万吨，产量为36万吨左右，装置开工率为70%左右。
通过本论文的设计，可以建设一个年产6000吨的氯化苯车间。
关键词：氯化苯；工艺计算；流程图A bstractThe process of 6000 t / a chlorobenzene workshop was designed in this paper. Chlorobenzene is an important chemical raw materials, are widely used in dyes, medicines, pesticides, organic synthesis of intermediates and solvents. As used in the manufacture of washing, pesticides, cellulose acetate, artificial resins, oils, paints, rubber chemicals, fast-drying ink, and so on. Chlorobenzene has toxic, can cause headache, dizziness,lassitude , indigestion and other symptoms. Inhibit the central nervous system, a narcotic effect. The liver, kidney and blood system is adversely affected.There are three parts in this paper .The performance of products, structure, purpose, design programmes and processes the note were introduced in the first part . The whole design is part of the theoretical basis. material balance, energy balance, equipment selection and calculation were introduced in the second part . The third part of the list, including equipment, products, technical and economic scale, the basic principles of safe production, and other issues. An English translation of the information, application AutoCAD drawing a chlorobenzene workshop materials flow chart, with the control points map peace process elevation layout.Chinese chlorobenzene is not only to meet domestic market demand, but also in recent years and a certain number of exported, in particular its downstream derivatives such as Nitrochlorobenzene, p-aminophenol, paracetamol,o-phenylenediamine, ortho-anisidine , Vanillin, and other products were exported.In 2006, Chinese production capacity for chlorobenzene were 505,000 tons, output was around 360,000 tons, the installation of operating rate to 70 percent. Through this paper , can build a chloride with an annual output of 6,000 tons of benzene workshop.Key words: chlorobenzene; process; flow charts目录第1章绪论 (1)1.1 实习目的 (1)1.2 产品性质及用途 (1)1.2.1氯化苯的性质 (1)1.2.2氯化苯用途 (2)1.3 国内外生产概况 (2)1.3.1 国内生产概况 (2)1.3.2 国外生产概况 (2)1.4 本设计的意义及设计依据 (3)1.4.1 设计的意义 (3)1.4.2 设计的依据 (3)1.5 工艺流程说明 (3)1.5.1 苯的氯化 (3)1.5.2 粗氯化液的精制 (3)1.5.3 精氯化液的初馏 (4)1.5.4 粗氯化液的精馏 (4)第2章物料衡算 (5)2.1 氯化工序物料衡算 (5)2.1.1 设计依据 (5)2.1.2 设计计算 (5)2.2 蒸馏工序物料衡算 (7)2.2.1 粗馏 (7)2.2.2 精馏 (9)2.2.3苯脱水过程所用碱量 (11)第3章热量衡算 (12)3.1 氯化工序热量衡算 (12)3.2 粗馏塔热量衡算计算 (14)3.3 塔顶第一分凝器（第二预热器）热量衡算 (15)3.4 塔顶第二预热器热量衡算 (16)3.5 塔顶第二分凝器热量衡算 (16)3.6 塔顶全凝器热量衡算 (17)3.7 塔顶第一预热器热量衡算 (18)3.8 塔釜再沸器热量衡算 (19)第4章主要设备的计算及选型 (21)4.1 精馏塔的设计 (21)4.1.1粗馏塔塔扳数的计算 (21)4.1.2粗馏塔塔径的计算 (25)4.1.3粗馏塔溢流装置设计 (35)4.1.4粗馏塔浮阀塔板的流体力学验算 (38)4.1.5粗馏塔塔板性能负荷图 (39)4.2精馏塔的设计 (43)4.2.1精馏塔塔板数计算 (43)4.3氯化液冷却器的选用和设计计算步骤 (48)4.3.1确定设计方案 (48)4.3.2确定物性数据 (48)4.3.3计算总传热系数 (50)4.3.4计算传热面积 (51)4.3.5工艺结构的尺寸 (51)4.3.6换热器衡算 (52)4.3.7换热器主要结构尺寸和计算结果 (55)4.4粗馏塔塔顶全凝器的设计和选型 (56)4.4.1确定设计方案和有关的物性数据 (56)4.4.2试算和初选冷凝器的规格 (57)4.4.3核算压强降 (58)4.4.4核算总传热系数 (59)4.5泵及管子的设计选型 (61)4.5.1管子的选型 (61)4.5.2管子的选型 (62)4.5.3选择泵的类型和型号 (64)4.5.4核算泵的轴功率 (64)第5章生产设备一览表 (65)第6章产品的经济定额 (70)6．1每吨产品的原料消耗定额 (70)6．2每吨产品的能源消耗定额 (70)第7章安全生产的基本守则 (71)7.1劳动保护要点 (71)7.1.1氯气 (71)7.1.2盐酸和碱液 (71)7.1.3苯和氯苯 (71)7.2防火防爆要点 (72)7.2.1苯 (72)7.2.2氯化苯 (72)7．2．3电器方面防火要求： (72)7.3防止事故要求 (72)附录A外文及翻译 (76)附录B图纸 (89)第1章绪论1.1实习目的1.通过毕业实习，掌握流程中涉及的反应机理及工艺条件。
酒泉职业技术学院毕业论文2011 级应用化工技术专业题目：年产6万吨苯的精馏工艺设计专业：应用化工技术毕业时间： 2014年6月学生姓名：关召强学号： 111652005 指导教师：朱淑艳班级： 2011应化（1）班二〇一三年六月二十酒泉职业技术学院 2014 届各专业毕业论文（设计）成绩评定表说明：1、以上各栏必须按要求逐项填写.。
2、此表附于毕业论文 (设计)封面之后。
年产6万吨苯的精馏工艺设计摘要:本次设计是用于分离苯-甲苯的精馏工艺。
精馏是多级分离过程，即同时进行多次部分汽化和部分冷凝的过程。
精馏装置包括精馏塔、原料预热器、蒸馏釜（再沸器）、冷凝器、釜液冷却器和产品冷却器等设备。
精馏是热量自塔釜输入，物料在塔内经冷凝器和冷却器多次冷凝并由冷却介质将余热带走的过程。
筛板塔是在泡罩塔的基础上发展起来的。
它具有处理能力大，操作弹性大，塔板效率高，压强小，使用周期长等特点。
确定理论塔板数有图解法和逐板计算法，图解法计算简单，但是准确度不高；逐板计算法虽然计算过程较为繁琐，但计算精度较高。
所以本设计采用逐板计算法。
最后是塔板负荷性能图中液沫夹带上限线、液泛线、漏液线、液相负荷下限线的计算以及确定塔体结构。
关键词：精馏塔，筛板，泡点进料，逐板计算法一、概述由于近年来国内纯苯无法满足需求量，进口愈来愈大，2006年我国纯苯进口量达30万吨，2007年纯苯进口量为24.9万吨，预计2010年，国内纯苯供应量达到703万吨，因而国际金融危机对国内石油化工行业的影响开始显现，从全行业处于上升的周期首次开始进入下行轨道，产量，产值也增速减缓，部分产品出现负增长，对于纯苯而言，油价一场大幅涨跌，造成亚洲地区包括中国市场整体开工率不高。
虽然开工率不高，但国内的纯苯产量仍然保持着稳定增长。
2008年国内甲苯产量已从2006年195.2万吨提高到414.7万吨，自给率高达90.2%，这些数据表明在过去的几年，国内甲苯生产能提高发展异常迅速，可以说2009年国内甲苯生产能力又有大幅度的增长、从宏观环境来看，在当前金融和危机的局势掌握方向，相信无论是对中国的甲苯行业的长远发展，还是对甲苯行业有具体工作的突破都具有积极的指导作用。
氯苯生产工艺设计氯苯是一种重要的有机化工原料，广泛用于医药、农药、染料等领域。
下面是氯苯的生产工艺设计。
工艺流程：氯苯的生产主要有两个步骤：氯化和烷基化。
1. 氯化步骤：原料苯和氯气经催化剂催化反应，在氯化炉中进行氯化反应。
氯化炉内部通入氯气和苯的混合物，在适当的温度和压力下进行氯化反应。
氯化反应产生的氯苯蒸汽经冷却和凝固，得到液体的氯苯。
2. 烷基化步骤：液体氯苯通过加热至适当温度，加入催化剂，然后加入烷基化剂（如乙烯），进行烷基化反应。
烷基化反应中，乙烯与氯苯发生置换反应，生成烷基化氯苯。
烷基化反应完成后，将产物进行分离、冷却，得到纯净的氯苯产品。
主要设备：1. 氯化炉：用于氯苯的氯化反应，通入氯气和苯的混合物，催化剂保持在适宜温度和压力条件下。
2. 分离器：用于将氯化反应生成的氯苯蒸汽进行凝固、分离。
3. 加热器：用于对氯苯进行加热，使其达到适宜温度进行下一步的烷基化反应。
4. 反应器：用于进行烷基化反应，加入烷基化剂（如乙烯）和催化剂，产生烷基化氯苯。
5. 冷却器：用于对烷基化反应产生的氯苯进行冷却，使其凝固。
工艺条件：1. 氯化反应：温度150℃，压力2-3 atm，氯气苯比1:1。
2. 烷基化反应：温度180-200℃，压力3-4 atm，乙烯氯苯比1:1。
优化措施：1. 催化剂的选择：催化剂的选择对于反应的效率和产品的质量有很大影响。
需要选择具有较高催化活性和选择性的催化剂，提高反应的转化率和产物纯度。
2. 温度和压力的控制：温度和压力对反应速率和产物分布有着重要影响。
需要通过调节温度和压力，确保反应进行在适宜的条件下，提高产物质量和产量。
3. 产品的分离和纯化：通过合理的分离和纯化工艺，提高产品的纯度和质量，降低生产成本。
以上是氯苯生产工艺的设计，通过合理的反应条件和设备选择，可以提高氯苯的生产效率和产品的质量。
需要注意对环境的保护，进行废气废水等治理和处理。
设计总说明本设计按设计任务书要求，遵循技术上先进，工艺上可靠，经济上合理，系统最优的原则完成。
本设计采用苯与氯气在FeCl3催化下连续氯化得氯化液，再经水洗、中和、粗馏、精馏除去过量苯和多氯苯而得到成品氯化苯。
反应放出的氯化氢用水吸收制成盐酸；多氯苯回收为邻，对位二氯苯。
本设计说明书的主要内容包括：生产方法的论证、能量衡算、主体设备设计、主要设备的选型和工艺尺寸的计算、车间的设备布置，以及技术经济指标分析。
氯苯是化学工业，尤其是石油化学工业中重要的有机原料和产品之一，它被广泛用于医药中间体、食品添加剂、化妆品及化工产品(如苯酚、硝基氯苯)的工业生产中。
目前，氯苯在国内外的需求都比较大，我国氯化苯的快速发展实际上是与下游产品硝基氯苯的不断扩建和新建有关系，目前国内氯化苯消费量的80%用于合成硝基氯苯，所有硝基氯苯生产企业都要配套建设氯化苯装置，可以说硝基氯苯市场及变化与氯化苯休戚相关。
加上环境保护、可持续发展的倡导，对工艺生产提出了更高的要求。
氯苯的工业生产主要有两种，工艺上主要有苯液相氯化法和苯气相氯化法。
苯液相氯化法以脱水后的干苯和电解氯为原料，在路易斯型催化剂（如FeCl3、MnCl2或SnCl4）存在下，经催化而得。
本设计采用苯液相空气氯化法的原因：其工艺生产环境友好，是一种绿色环保工艺，三废少，而且反应条件温和，从经济可行性上面分析，生产工艺简单，生产成本较低，价格更便宜，成本低，收率高，安全性好等优点，在国外内应用比较广泛，已经实现了大规模的工业生产，是目前生产氯苯的主要方法。
所以，综合考虑，采用苯液相氯化法作为本设计的最终设计方案。
通过物料衡算计算出反应器各物质的流速，通过物料衡算计算出气液分离器、精馏塔等塔釜各物质的流速。
通过热量衡算计算出各相阶段的热负荷以及产生的蒸汽量。
通过热量衡算计算出废热锅炉取出的热量和产生的蒸汽的量。
通过热量衡算计算出各物质的进出塔的热量以及进出塔温度。
通过热量衡算计算出各换热器的热负荷以及冷冻水或者蒸汽的流速。
1. 化工课程设计任务书1.1 设计题目：苯-氯苯精馏系统的设计—精馏塔设计1.2 设计任务：1、处理能力：200000吨/年；2、进料组成：氯苯含量35％（质量，下同）；3、工艺要求：％，塔顶氯苯含量不高于2％；4、操作条件：常压,泡点进料；5、设备型式：浮阀塔1.3 设计内容：1、设计方案的确定和流程的说明；2、精馏塔的工艺设计3、精馏塔的结构设计4、精馏塔的强度设计5、其他主要设备的选型1.4 设计要求：1、设计说明书一份；2、设计图纸：a、工艺流程图一张（采用AutoCAD绘制）；b、主要设备总装配图一张（A1）；3、答辩。
1.5 设计完成时间～2 精馏塔的工艺设计设计方案的确定本设计的任务为分离苯－氯苯混合物，采用浮阀塔进行连续精馏分离；加料方式采用泵加料，先经过原料预热器，用水蒸气加热至泡点进料；塔顶安装全凝器，用冷却水冷凝，冷凝液在泡点下一部分回流至塔内，其余部分经产品冷却器冷却后送至储罐；回流方式采用重力回流；取操作回流比为最小回流比的2 倍；塔底采用间接蒸气加热，塔底产品经冷却后送至储罐。
全塔物料衡算系统的物料衡算使进入系统原料及其他物料与排出装置的产品及其他物料消耗量达到质量平衡，这是设计最基本的要求，也是检验生产是否正常的基本方法。
(1) 原料液及塔顶、塔底摩尔分率原料液中轻组分质量分数为65％的摩尔分率：72798.056.112/3511.78/6511.78/65=+=F x塔顶轻组分质量分数为98％的摩尔分率：98604.056.112/211.78/9811.78/98=+=D x％的摩尔分率:0028795.056.112/8.9911.78/2.011.78/2.0=+=w x(2) 原料液、塔顶、塔底产品的平均摩尔质量原料液：48102.87)72798.01(56.11272798.011.78=-⨯+⨯=F M kg/kmol塔 顶：kmol kg M D /59107.78)98604.01(56.11298604.011.78=-⨯+⨯= 塔 底：kmol kg M W /4608.112)0028795.01(56.1120028795.011.78=-⨯+⨯=(3) 物料衡算F=20万吨/年，工作日为300天，每天24小时连续进行 进料量：s kmol M F F /0882.048102.87360024300200000000360024300200000000=⨯⨯⨯=⨯⨯⨯=物料衡算式为： F=D+WF D W Fx Dx Wx =+式中 D —塔顶液相产品，kmol/s ； W —塔底产品，kmol/s代入数据联立求解得： D= kmol/s W=物性数据估算[1]温度表1 常压下苯－氯苯气液平衡组成（摩尔）与温度关系序号温度XY序号温度XY1 0 0 132 143 154 165 176 187 198 209 21 10 22 11 23 1 1 12由表1中数据作出苯－氯苯混合液的t-x-y 图，见下图1。
题目： 3.6万吨/年氯苯车间分离工段工艺设计目录第一章总论 (3)1.1 设计依据 (3)1.2 产品及原、辅材料概述 (3)1.2.1 产品规格及用途 (3)1.2.2 产品的市场发展概况 (3)1.2.3 主要原、辅材料的规格及来源 (4)第二章生产流程和方案的确定 (5)2.1 生产方法简述和方案论证 (5)2.1.1 一般方法简介 (5)2.1.2 生产工艺改进 (5)2.2 生产工艺流程确定 (6)2.2.1 生产工艺流程的确定 (6)2.2.2 工艺流程简图 (6)第三章生产流程简述 (7)3.1 原料预处理部分 (8)3.1.1 原料苯的冷凝 (8)3.1.2 原料苯的干燥 (8)3.1.3 氯气的预处理 (9)3.2 氯化反应部分 (9)3.2.1 氯化塔反应过程 (9)3.2.2 尾气中苯的回收过程 (9)3.3 氯化液预处理部分 (11)3.3.1 氯化液水洗过程 (12)3.3.2 氯化液碱洗过程 (12)3.3.3 氯化液干燥过程 (12)3.4 氯苯精制部分 (13)3.4.1 氯苯初馏过程 (14)3.4.2 氯苯精馏过程 (14)第四章物料衡算 (14)4.1 计算框图 (16)4.2 始算基准的确定 (16)4.3 精馏过程物料衡算 (16)4.4 初馏过程物料衡算 (17)4.5 干燥过程物料衡算 (18)4.6 碱洗过程物料衡算 (18)4.7 水洗过程物料衡算 (19)4.8 反应系统物料衡算 (23)第五章附图表 (28)Cl附表1:生产控制一览表 ............................................................ 28 附表2：工艺条件一览表 .......................................................... 29 附图1 反应工段带控制点工艺流程 ....................................... 30 附图2 精馏工段带控制点工艺流程 ....................................... 31 主要参考资料 . (32)第一章 总论1.1 设计依据南昌市东北郊xx 厂，厂内现有氯碱车间，可提供Cl 2；且具备完善的公用工程系统。
即可供最低-15℃冷冻盐水，20℃(平均)工业上水及0.6MPa 的蒸汽。
试设计30000t/年氯苯的生产工艺，年工作有效时间为每年300天算，每小时产量为5000kg/h ，产品的纯度（质量分数）为99.5%，产品的回收率为93.44%。
1.2 产品及原、辅材料概述表1—1 主要的产品及原辅材料规格表材料名称 分子式 相对分子量相对密度沸点/℃规格氯 苯 C 6H 5Cl 112.56 1.1004 132.2 ＞99.5% 苯 C 6H 6 78.11 0.8786 80.1 ＞95.5% 氯气 Cl 2 71.01 （空气）3.17g/L-34.6 ＞99% 催化剂铁 Fe 55.85 7.86 2750 铁环10～30mm 氢氧化钠NaOH 40.01 2.130 1390 ＞30%水溶液1.2.1 产品规格及用途氯化苯，简称氯苯，分子式C 6H 5Cl ，分子结构如右图所示，分子量为112.56。
为无色透明油状易挥发的有机液体，有杏仁味。
沸点 132.2℃；凝固点 -45.6℃ ；相对密度 1.1004；折射率 1.5248；溶解性：可溶于甲醇、乙醇、乙醚、氯仿、苯等大多数有机溶剂，不溶于水。
图1—1 氯苯的结构式氯化苯的用途很广泛，主要用作染料、医药、农药、有机合成的中间体及溶剂，在我国生物化工，精细化工，制药等众多行业都发挥着很重要的作用。
1.2.2 产品的市场发展概况氯化苯是平衡氯碱装置氯、碱、氢的一个重要基础有机中间体，在国内主要用于合成硝基氯苯。
目前我国氯化苯生产规模、技术水平、质量指标均达到国际先进水平，其中生产能力约占全球总产能的70％左右，因此不仅满足国内市场需求，近年来还有一定数量的出口，特别是其下游衍生物的大量出口尤其明显，如硝基氯苯及其下游对氨基苯酚、扑热息痛、邻苯二胺、邻甲醚、香兰素等产品。
国内氯化苯生产厂家目前有18家，其中产能超过1万吨/年的就有15家，年产能超过万吨的有4家，分别是中石化南京化工厂(10万吨)、蚌埠八一化工有限公司(9万吨)、扬农股份有限公司(6万吨)、武汉祥龙(7万吨)。
2009年我国氯化苯生产能力已达60万吨/年，由于氯化苯的扩产主要体现在2009年下半年，因此2009年实际生产量约为50万吨左右，其中80％左右产品用于合成硝基氯苯，其余用于二氯苯、农药等有机合成工业。
目前纯苯市场企稳，并已出现回暖，氯化苯市场也将逐渐走稳。
不过，国内氯化苯虽然已经能够满足市场需求，但是国内企业为了竞争需要，仍在继续扩大生产规模，如2009年扬农集团在仪征新区新建的一期5万吨/年(共计10万吨/年)氯化苯装置及其配套的8万吨/年氯碱装置已于2006年3月20日试车成功，于近期将陆续投产，届时国内氯化苯产量进一步增加至70万-85万吨，国内氯化苯市场将进入饱和状态。
尽管辽宁世星二期工程4．5万吨/年硝基氯苯建成(计划今年5月份投产试车)可重新达到新的氯化苯产销平衡点，但在硝基氯苯这个产品上，国内已经出现过剩局面。
1.2.3 主要原、辅材料的规格及来源苯有机化合物，是组成结构最简单的芳香烃，在常温下为一种无色、有甜味的透明液体，并具有强烈的芳香气味。
苯可燃，有毒，为IARC第一类致癌物。
苯难溶于水，易溶于有机溶剂，本身也可作为有机溶剂。
苯是一种石油化工基本原料。
苯的产量和生产的技术水平是一个国家石油化工发展水平的标志之一。
苯具有的环系叫苯环，是最简单的芳环。
摩尔质量 78.11 g/mol ；密度 0.8786 g/mL ；相对蒸气密度(空气=1)2.77。
蒸汽压13.33kPa；临界压力：4.92MPa；熔点278.65K(5.51 ℃) 。
沸点353.25 K (80.1 ℃) 。
在水中的溶解度0.18 g/ 100 ml水。
最小点火能：0.20mJ；爆炸上限（体积分数）：8%。
爆炸下限（体积分数）：1.2%。
燃烧热：3264.4kJ/mol。
溶解性：微溶于水，可与乙醇、乙醚、乙酸、汽油、丙酮、四氯化碳和二硫化碳等有机溶剂互溶。
苯的主要来源为生产企业为一些国内大型石化企业，如中国石油化工集团、中国海洋石油化工公司等。
氯气常温常压下为黄绿色气体,经压缩可液化为金黄色液态氯，是氯碱工业的主要产品之一，用作为强氧化剂与氯化剂。
氯混合 5％（体积）以上氢气时有爆炸危险。
氯能与有机物和无机物进行取代或加成反应生成多种氯化物。
氯在早期作为造纸、纺织工业的漂白剂。
催化剂铁用的是直径为10mm~30mm的环状铁环，是很常见的原料，的来源比较方便，不再赘述。
第二章生产流程和方案的确定2.1 生产方法简述和方案论证2.1.1 一般方法简介目前氯苯的生产大多采用直接氯化生产氯苯:即苯与氯气在三氯化铁的催化作用下生生成氯苯和氯化氢。
该办法具有生产流程短、生产工成熟等特点,国内外生产厂家大多采用此法生产。
其生产流程简图如图2—1所示。
虽然该生产方法具有生产流程短、生产工成熟等特点，但是随着社会经济不断发展，国际社会对低耗能，低排放的工业生的要求日益增大，企业产品的生产对节能减排的相关措施更应该重视，应该把节能减排作为企业今后发展的重中之重，把节能减排作为一种企业文化，让其深入到每一位员工工作中去，培养他们的节能减排意识。
所以该工艺也有可改进的地方，应从节能减排的方向入手。
所以针对于这一发展趋势，本设计就对部分工艺做了一些改进和优化。
原料本进口回收苯酸水酸苯回流蒸汽苯尾气出口冷凝水冷凝水出氯气进氯化液水洗废酸水碱洗碱洗废液废水干燥氯化液粗氯苯精氯苯多氯苯回收苯冷凝器氯化塔水洗塔碱洗塔干燥器粗馏塔精馏塔图2—1 氯苯生产方法流程简图2.1.2 生产工艺改进本工艺对原有工艺做了以下改进： (1)氯化槽前增加苯冷却器。
苯在进入氯化槽温度约为40℃,在夏季最高达到50℃,而常压的沸点是80℃,因此,在氯化反应过程中,有大连量苯挥发掉而未参加反应,使苯的转化率低,造成液中氯苯含量低,副产物增多,致使后续蒸馏系负担加重,能耗上升,产量降低。
针对这一问题,氯化槽前增加1台苯冷却器(用5℃水冷却),降低温度,增加氯化液中的氯苯含量,提高生产能达到降低苯消耗定额、提高经济效益的目的。
(2)增加苯干燥塔。
在苯进氯化槽前增加干燥塔,苯中含水质量分数降到1. 0×10-4以下,减少副反应,避免反应液呈酸性对设备的腐蚀。
(3)增加氯化液冷却器。
氯化液中60% (质量)以上是苯,流出温度约为80℃,直接流入静止槽后,体积突然增大,苯大量挥发,使槽内压力增大影响氯化液下料,有时因压力过大而造成静止槽液位计爆炸,影响了生产的稳定运行。
针对这一问题,增加了1台冷却器(用地下水冷却),降低流出氯化温度,保证氯化液下料通畅,减少苯的流失,提高了生产的均衡稳定性。
(4)氯化尾气系统充入氮气保护。
氯化尾气经尾气系统的两段石墨冷却器和喷淋塔回收苯后,用水降膜吸收生成盐酸,尾气中氢气、氧气、苯等不凝性气体富集,易发生爆鸣,严重威胁生产的正常进行。
为了防止事故的发生,在尾气进入吸收塔前充入氮气,改变尾气中各组分的含量,并且使尾气迅速排出系统。
实践证明,效果非常明显,没再发生此类事故。
在实际生产中要充入适量氮气,防止充入过量氮气造成生产负荷波动;还要加强工艺控制,降低苯中的水含量。
(5)回收精馏尾气中的氯苯和苯。
精馏尾气中含有一定量的苯和氯苯及不凝性气体,用冷凝方法不能加以回收,排入大气非常可惜。
为了降低消耗定额,减少环境污染,采用活性炭吸附精馏尾气中的苯和氯苯,为企业创造了经济效益和社会效益。
(6)蒸馏系统冷却水改用循环水。
氯苯生产中蒸馏系统冷凝器需要大量冷却水,原来使用地下水,大量水白白流失,水资源利用率低,造成水资源严重浪费。
改用循环水冷却后,水消耗大幅降低,为企业创造了可观的经济效益。
(7)蒸汽冷凝液回收利用。
在氯苯生产中,蒸馏蒸汽尾气及冷凝水再利用,冬季用于取暖,夏季供其他装置使用,每年可节约大量的能源。
(8)副产物二氯苯的回收分离。
在氯苯生产中,副产品质量分数约为2. 5%的二氯苯,回收二氯苯不仅是一个环保问题,也是一个降低苯消耗定额的途径。
利用水蒸气蒸馏、结晶、蒸馏等工艺回收提纯对二氯苯和邻二氯苯。
2.2 生产工艺流程确定2.2.1 生产工艺流程的确定通过以上对氯苯生产工艺的一般方法和工艺的改进的讨论，可以确定其工艺流程，本工艺流程就是在原有生产方法的基础上部分改进，即可得到比较理想的生产工艺流程。
